Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bereitstellung von Messdaten von Sensoreinrichtungen in einem Gebäude mittels wenigstens eines Übertragungsmoduls durch drahtlose Datenkommunikation. Die Erfindung betrifft ferner ein Übertragungsmodul für ein solches Verfahren.

Gemäß der EU-Energieeffizienz-Richtlinie sollen möglichst nur noch fernablesbare Zähler und Heizkostenverteiler in Gebäuden eingesetzt werden. Hierfür sollen bevorzugt Sensoreinrichtungen mit Funkschnittstelle eingesetzt werden, die durch drahtlose Datenübertragung ihre jeweiligen Messdaten bereitstellen. Die Fernablesung kann zum Beispiel mit einem geeigneten Computergerät durchgeführt werden, das die Messdaten entschlüsseln kann. Eine Ablesung kann beispielsweise vom Hausflur aus durchgeführt werden, insbesondere ohne dass jede einzelne Wohnung betreten werden muss.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die Fernablesung solcher Sensoreinrichtungen weiter zu vereinfachen und zu optimieren.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Das Verfahren umfasst die folgenden Merkmale: a) in dem Gebäude wird das wenigstens eine Übertragungsmodul in Funkreichweite der Sensoreinrichtungen installiert und ohne die Notwendigkeit einer manuellen Konfiguration am Installationsort automatisch in Betrieb genommen, b) das in Betrieb genommene Übertragungsmodul nimmt die Messdaten von verschiedenen Sensoreinrichtungen mittels einer ersten Funkschnittstelle des Übertragungsmoduls über ein Messdaten-Übertragungsprotokoll drahtlos auf, c) das Übertragungsmodul überträgt die Messdaten mittels einer zweiten Funkschnittstelle des Übertragungsmoduls drahtlos direkt oder indirekt über eines o- der mehrere weitere Übertragungsmodule ohne Entschlüsselung der Messdaten über das Internet an einen mit dem Internet verbundenen Server, d) der Server entschlüsselt die Messdaten und nimmt sie in eine Messdaten-Daten- bank auf.

Erfindungsgemäß werden somit einfach zu installierende und einfach anzuwendende Übertragungsmodule eingesetzt, die eine Übertragung der Messdaten über das Internet ermöglichen. Dadurch, dass die Messdaten auf einem Internet-Server aufgenommen und in eine Messdatenbank übernommen werden, stehen sie mit einfacher Zugangsmöglichkeit für eine vielfältige weitere Nutzung bereit. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die von den Sensoreinrichtungen im Regelfall verschlüsselt übertragenen Messdaten nicht lokal entschlüsselt werden müssen, sondern die Entschlüsselung zentral auf dem Server erfolgt. Hierdurch wird die Inbetriebnahme der Übertragungsmodule weiter vereinfacht, da diese die jeweiligen Verschlüsselungskodierungen der unterschiedlichen Sensoreinrichtungen nicht kennen müssen, sondern pauschal die aufgenommenen Daten ohne Entschlüsselung an den Server weiter übertragen können. Damit besteht zumindest für den Anwender am Installationsort der Übertragungsmodule nicht die Notwendigkeit, eine manuelle Konfiguration der Übertragungsmodule durchzuführen. Stattdessen sind lediglich eine einfache mechanische Installation sowie die Verbindung mit einer Stromversorgung erforderlich.

Die Sensoreinrichtungen können z.B. als geeichte Zähler ausgebildet sein. Die von den Sensoreinrichtungen verschlüsselten Messdaten können in einem oder mehreren Übertragungsmodulen mit einer zusätzlichen Verschlüsselung versehen werden, um die Datenübertragung zum Server abzusichern. Das Übertragungsmodul kann auch Daten von weiteren funktechnisch anbindbaren Geräten erfassen und zum Server übertragen. Das Messdaten-Übertragungsprotokoll kann ein genormtes Messda- ten-Übertragungsprotokoll sein.

Die erste Funkschnittstelle kann eine Mehrfrequenz-Funkschnittstelle oder eine Breit- band-Funkschnittstelle sein, z.B. für den Empfang von Daten im Frequenzbereich von 433 - 999,99 MHz, insbesondere 868 und 915 MHz. Die zweite Funkschnittstelle kann eine WLAN- bzw. WiFi-Schnittstelle sein. Die erste Funkschnittstelle kann unidi- rektional (Übertragungsmodul kann von den Sensoreinrichtungen nur Daten empfangen) oder bidirektional (Übertragungsmodul kann zusätzlich Daten an die Sensoreinrichtungen oder andere Geräte senden) sein. Die zweite Funkschnittstelle kann unidi- rektional (Übertragungsmodul kann nur Daten andere Übertragungsmodule und/oder an den Server senden) oder bidirektional (Übertragungsmodul kann zusätzlich Daten von anderen Übertragungsmodulen und/oder vom Server empfangen) sein.

Die Erfindung ermöglicht es, neben dem Multifrequenzempfang und der Übertragung von Mess- und Sensordaten, die Übertragung und Adressierung aller Teilnehmer bis hin zur Weiterleitung der Daten verschlüsselt über einen MQTT-Broker bis hin zur Serverseite durch Standardisierung und Automatisierung nachhaltig zu verbessern.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mehrere Übertragungsmodule eingesetzt werden, wobei das Verfahren folgende Merkmale hat: a) in dem Gebäude werden mehrere Übertragungsmodule an verschiedenen Stellen jeweils in Funkreichweite einer dem jeweiligen Übertragungsmodul zugeordneten Gruppe von Sensoreinrichtungen installiert und ohne die Notwendigkeit manueller Konfiguration am Installationsort automatisch in Betrieb genommen, b) die in Betrieb genommenen Übertragungsmodule bilden über ihre jeweilige zweite Funkschnittstelle automatisch ein selbstorganisierendes Mesh-Funknetz- werk, c) jedes Übertragungsmodul nimmt die Messdaten der ihm zugeordneten Gruppe von Sensoreinrichtungen mittels seiner ersten Funkschnittstelle über das Mess- daten-Übertragungsprotokoll drahtlos auf, d) jedes Übertragungsmodul überträgt die Messdaten mittels seiner zweiten Funkschnittstelle direkt oder indirekt über eines oder mehrere weitere Übertragungsmodule über das Mesh-Funknetzwerk ohne Entschlüsselung der Messdaten an ein mit dem Internet verbundenes Übertragungsmodul, e) das mit dem Internet verbundene Übertragungsmodul überträgt die Messdaten über seine Internetverbindung ohne Entschlüsselung der Messdaten an den mit dem Internet verbundenen Server, f) der Server entschlüsselt die Messdaten und nimmt sie in die Messdaten-Daten- bank auf. Auf diese Weise wird auch für relativ große Gebäude, zum Beispiel für Mehrfamilienhäuser, Hochhäuser und ähnliche Gebäude, eine einfache und aufwandsarme Installation der Übertragungsmodule ermöglicht. Dadurch, dass die Übertragungsmodule automatisch ein selbstorganisierendes Mesh-Funknetzwerk bilden, können auch relativ große Distanzen mit an sich nur für kleine Reichweite geeigneten Funkschnittstellen überbrückt werden. Zudem wird eine Redundanz bei der Übertragung geschaffen. Bei einer Störung kann sich das Mesh-Funknetzwerk jeweils wieder automatisch neu organisieren. Die Übertragungsmodule suchen auch im laufenden Betrieb nach neuen Nachbar-Übertragungsmodulen, die in das Mesh-Funknetzwerk aufgenommen werden.

Zudem bildet zumindest ein Übertragungsmodul eine definierte Übertragungsschnittstelle zum Internet hin (Breakoutpunkt), wobei das Übertragungsmodul hierfür eine zusätzliche dritte Schnittstelle haben kann, die wahlweise als Funkschnittstelle oder als drahtgebundene Schnittstelle ausgebildet sein kann, zum Beispiel als Ethernet- Schnittstelle. Das System kann mehrere mit dem Internet verbundene Übertragungsmodule haben.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass als Messdaten Verbrauchsdaten des gesamten Gebäudes und/oder einzelner separater Wohneinheiten des Gebäudes und Warnmeldungen aufgenommen werden. Dies hat den Vorteil, dass alle relevanten Verbrauchsdaten und Warnmeldungen automatisch erfasst werden können, insbesondere ohne Betreten der einzelnen Wohneinheiten, und an zentraler Stelle, d.h. dem Internet-Server, erfasst und verwaltet werden können.

Als Verbrauchsdaten können z.B. erfasst werden: Stromverbrauch, Gasverbrauch, Wasserverbrauch, Wärmeverbrauch, erfasst z.B. durch Stromzähler, Gaszähler, Wasserzähler, Wärmezähler, Heizkostenverteiler. Warnmeldungen können z.B. von Rauchmeldern und/oder Alarmanlagen stammen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Sensoreinrichtungen die Messdaten fortlaufend, auch ohne abgefragt zu werden, verschlüsselt drahtlos aussenden. Dies hat den Vorteil, dass die Sensoreinrichtungen nicht jeweils durch Signale zum Aussenden der Messdaten angetriggert werden müssen. Die Sensoreinrichtungen können die Messdaten beispielsweise in einer Art Free-Running-Protokoll übertragen, zum Beispiel mit dem OMS-Protokoll (QMS - 0- pen Metering System) oder dem LoRa-Protokoll (LoRa - Long Range).

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass von einem, mehreren oder allen Übertragungsmodulen jeweils über wenigstens einen eigenen Luft-Sensor wenigstens ein physikalischer Parameter der Umgebungsluft erfasst wird und zusammen mit den Messdaten an den Server übertragen wird. Dabei können z.B. einer, mehrere oder alle der folgenden physikalischen Parameter der Umgebungsluft erfasst werden: Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftdruck. Der Server kann die empfangenen Parameter der Umgebungsluft in die Messdaten-Datenbank aufnehmen. Dies hat den Vorteil, dass durch die Übertragungsmodule zusätzliche Messwerte bereitgestellt werden, insbesondere solche Messwerte, die üblicherweise nicht von den Zählern oder Heizkostenverteilern erfasst werden. Somit können zusätzliche Erkenntnisse über den Zustand und die Betriebsparameter des Gebäudes erfasst und weiter verarbeitet werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Messdaten über ein MQTT-Protokoll an den Server übertragen werden. Das mit dem Internet verbundene Übertragungsmodul bildet dann einen MQTT-Broker. Hierdurch kann die Standardisierung und Automatisierung der Fernablesung der Sensoreinrichtungen weiter verbessert werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass in dem Gebäude auch ein über Funksignale steuerbarer Aktor vorhanden sein kann, wobei das wenigstens eine Übertragungsmodul Steuerkommandos über die zweite Funkschnittstelle vom Internet direkt oder indirekt über eines oder mehrere weitere Übertragungsmodule empfängt und die Steuerkommandos über die erste Funkschnittstelle an den ggfs. vorhandenen einen steuerbaren Aktor überträgt. Dies hat den Vorteil, dass das Übertragungsmodul auch zur aktiven Beeinflussung von Funktionen oder Elementen im Gebäude genutzt werden kann, zum Beispiel um die Belüftung eines Treppenhauses zu steuern, oder zum Ein- oder Ausschalten oder Dimmen von Lichtquellen. Das Übertragungsmodul, nachfolgend auch als BRICK bezeichnet, unterstützt die Bildung einesselbstständig organisierenden BRICK-Mesh-Netzwerks: Allgemein: Der erste BRICK (aus Sicht des Internets) wird per LTE oder LAN und DHCP mit dem Internet verbunden, ohne dass vom Anwender eine Konfiguration durchzuführen ist. Alternativ kann hier ein WiFi-BRICK an das Internet angebunden werden, der eine einmalige Wifi-Konfiguration bei der Installation benötigt. Alternativ kann diese Konfiguration auch bei der Produktion aufgebracht werden. Dieser BRICK heißt Gateway-B RICK.

Damit ist der erste BRICK (Gateway-BRICK) immer mit dem Internet verbunden. Dieser Gateway-BRICK sendet nun zusätzlich ein WiFi (BRICK-internes Netzwerk, Mesh-WiFi-Netzwerk) aus. Dabei wird die Entfernung zum Internet mitübertragen. Ein Gateway BRICK sendet immer eine 0 als Distanz zum Internet. Das ist die kleinste Distanz die vorkommen kann. Es können auch mehrere Gateway-B RICKS in einem Netzwerk vorkommen. Alle weiteren BRICKS in der Empfangsumgebung erkennen diese Mesh-WiFi-Netzwerk und verbinden sich zu dem BRICK mit der kleinsten Distanz automatisch, da die BRICKs so gebaut sind, dass sie weitere BRICKs erkennen und sich intuitiv mit dem BRICK mit der kleinsten Distanz verbinden können. Hat ein BRICK eine Verbindung zu einem anderen BRICK aufgebaut, erhöht er die Distanz um 1 und sendet diese aus. Damit können sich weitere BRICKS konnektie- ren.

In bestimmten Zeitabständen, zum Beispiel alle 2 Minuten, sucht ein BRICK in seiner Umgebung nach anderen BRICKS, die eine kleinere Distanz als die bekannte Distanz haben. Findet er einen anderen BRICK mit kleinerer Distanz so wird dieser BRICK von nun an als neue Route gewählt.

Kommt es zu einem Spannungsausfall oder wurde die Mesh-Verbindung aus anderen Gründen unterbrochen (Störungen im WiFi), sucht jeder BRICK wieder nach anderen BRICKS, die eine Distanz aussenden. Somit sind die Strecken zum Ausgang nicht fest, sondern können sich auch ändern. Erst wenn ein BRICK eine Verbindung zu einem anderen BRICK hergestellt hat und die Distanz von diesem BRICK kleiner als seine eigene ist, werden die Nutzdaten, z.B. die Messdaten, gesendet.

Im Gegensatz zur Funktion eines Repeaters, der ein Signal (blind) repliziert, werden in dem BRICK-Mesh-Netzwerk die Datenströme aktiv von den BRICKS organisiert. Damit wird eine aktive und selbstständige Verwaltung des Netzwerks hergestellt. Der Stand der Technik bei Repeatern, ist der Akkubetrieb; Dies Bedarf der manuellen Konfiguration, welche Zähler übertragen werden sollen. Oftmals werden auch Zeitfenstern definiert in denen Daten repliziert werden.

Das BRICK-Mesh-Netzwerk ist in der Lage alle Daten (in der Regel 16 Sekunden bis zu 5 Minutenwerte bei OMS Zählern) zu übertragen, da keine Einschränkungen notwendig sind. Dieses ist wichtig in Bezug auf die gültigen rechtlichen Anforderungen, hier ist insbesondere die EED 2012/27/EU.

Die Nutzdaten werden erst auf der Datenplattform nach Übertragung über das Internet entschlüsselt.

Die einzelnen BRICKs und das BRICK-Mesh-Netzwerk unterstützt somit eine automatische Konfiguration / automatische Inbetriebnahme. Es ist insbesondere kein An- lernprogramm erforderlich. Die einzelnen BRICKs und das BRICK-Mesh-Netzwerk benötigen keine Routing-Tabellen, oder Vorgaben der Strecken nach draußen in die BRICK-Cloud, dieses erfolgt vollkommen selbständig über das beschriebene Verfahren. Das erfindungsgemäße System unterstützt alle drei unterschiedlichen Modi S- Mode wM-Bus, C-Mode sowie T-Mode im Sinne eines Plug & Play.

Die eingangs genannte Aufgabe wird außerdem gelöst durch ein Übertragungsmodul für ein Verfahren der zuvor erläuterten Art, wobei das Übertragungsmodul folgende Merkmale hat: a) wenigstens einen Rechner, einen Speicher und ein in dem Speicher gespeichertes Computerprogramm, b) eine erste Funkschnittstelle, wobei das Übertragungsmodul dazu eingerichtet ist, die Messdaten von verschiedenen Sensoreinrichtungen mittels der ersten Funkschnittstelle über ein Messdaten-Übertragungsprotokoll drahtlos aufzunehmen, wenn das Computerprogramm auf dem Rechner ausgeführt wird, c) eine zweite Funkschnittstelle, wobei das Übertragungsmodul dazu eingerichtet ist, die aufgenommenen Messdaten mittels der zweiten Funkschnittstelle drahtlos direkt oder indirekt über eines oder mehrere weitere Übertragungsmodule über das Internet ohne Entschlüsselung der Messdaten an einen mit dem Internet verbundenen Server zu übertragen, wenn das Computerprogramm auf dem Rechner ausgeführt wird, d) wobei das Übertragungsmodul dazu eingerichtet ist, über die zweite Funkschnittstelle benachbarte Übertragungsmodule zu erkennen und mit diesen ein selbstorganisierendes Mesh-Funknetzwerk zu bilden, wenn das Computerprogramm auf dem Rechner ausgeführt wird.

Somit wird ein einheitliches Übertragungsmodul zur Anwendung für das eingangs erläuterte Verfahren bereitgestellt. Das Übertragungsmodul kann relativ einfach und kostengünstig gestaltet sein, zum Beispiel als handliche Box, die relativ unauffällig in einem Treppenhaus eines Gebäudes installiert werden kann. Durch seine mehreren Funkschnittstellen kann das Übertragungsmodul sehr effizient die zuvor erläuterten Verfahrensschritte durchführen, insbesondere die Aufnahme der Messdaten von den Sensoreinrichtungen und die weitere Übertragung über das Internet an den Server.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Übertragungsmodul dazu eingerichtet ist zu erkennen, ob es mit dem Internet verbunden ist, und wenn es mit dem Internet verbunden ist, die von anderen Übertragungsmodulen des Mesh-Funknetzwerks empfangenen Messdaten über seine Internetverbindung an den Server zu übertragen, wenn das Computerprogramm auf dem Rechner ausgeführt wird. Auf diese Weise kann sich das Übertragungsmodul selbst dahingehend konfigurieren, dass es für das Mesh-Funknetzwerk automatisch den Breakout-Punkt zum Internet bildet. Die Messdaten können über ein MQTT-Protokoll an den Server übertragen werden. Das mit dem Internet verbundene Übertragungsmodul bildet dann einen MQTT-Broker. Die Internetverbindung des Übertragungsmoduls kann durch eine drahtlose oder drahtgebundene Schnittstelle, z.B. Ethernet- Schnittstelle, gebildet sein. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Übertragungsmodul wenigstens einen Luft-Sensor zur Erfassung eines physikalischen Parameters der Umgebungsluft hat, wobei das Übertragungsmodul dazu eingerichtet ist, Sensordaten des wenigstens einen Luft-Sensors mittels der zweiten Funkschnittstelle direkt oder indirekt über eines oder mehrere weitere Übertragungsmodule über das Internet an den Server zu übertragen, wenn das Computerprogramm auf dem Rechner ausgeführt wird. Dies hat den Vorteil, dass durch die Übertragungsmodule zusätzliche Messwerte bereitgestellt werden.

Bei der Erfindung werden mindestens ein Übertragungsmodul, ggfs. zusätzlich ein Hauptübertragungsmodul, angewandt, welche ein WiFi-Mesh-Netzwerk sowie ein eigenes Mesh-Initialisierungsverfahren verwenden. Bei der erfinderischen Lösung wird eine loT-Echtzeitverarbeitung für Mess- und Sensordaten mittels der Übertragungsmodule und dem MQTT-Protokoll vereint.

In einer Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Übertragungsmodul mit mindestens einem Radio-Prozessor zur Erfassung und Ansteuerung von funkenden Geräten (Sensoren und/oder Aktoren) in Verbindung mit einem Kommunikations-Prozessor zur Datenübertragung in einem automatisiert generierten und selbstorganisierenden Mesh-Funknetzwerk, wobei eine Übertragung von empfangenen Mess- und Sensordaten und auch lokal gewonnen Sensordaten über einen MQTT-Standard, auch mittels eines WiFi-Mesh-Netzwerks, stattfindet.

Es werden von der im Übertragungsmodul vorhandenen ersten Funkschnittstelle, z.B. einem 868/915-MHz-Radiomodul, die Messdaten empfangen, z.B. als OMS-Pro- tokoll (QMS - Open Metering System) / LoRa-Pakete, und mittels eines Rechners, z.B. eines Prozessors, weiterverarbeitet. Diese Daten sind in diesem Zustand zum überwiegenden Anteil verschlüsselt, wobei einige wenige Prozent unverschlüsselt und damit im Klartext nach der Verarbeitung im Prozessor lesbar sind. Verschlüsselte Daten werden nicht im Übertragungsmodul entschlüsselt, da das Übertragungsmodul diese Schlüssel nicht vorhält, bzw. gar nicht vorhalten muss. Diese Mess- und Sensordaten können an einen weiteren Prozessor übergeben werden, sie können nochmals verschlüsselt und über ein WiFi an gegebenenfalls weitere Übertragungsmodule bis hin zu einem MQTT-Broker übertragen werden. An diesem MQTT-Broker kann ein Mikroservice lauschen, der die eingehenden Datenpakete sortiert, aufbereitet und in einer Datenbank nach den hinterlegten Schlüsseln sucht und beim Vorhandensein dieser die Datenpakete qualifiziert, also in die einzelnen Bestandteile zerlegt, wie z.B. Messwerte, Einheiten, Zeitstempel, und diese dann in eine Datenbank schreibt.

Gemäß der weiteren Beschreibung der erfinderischen Lösung wird das Übertragungsverfahren als BRICK-loT Protokoll und ein Übertragungsmodul als BRICK bezeichnet. Dabei können Mess- und Sensordaten aus Funkgeräten, zum Beispiel aus Zähler, Smart-Meter, Strom, Gas, Wasser, Wärme, Rauchmelder, Sensoren und auch Aktoren sowie aus weiteren funktechnisch anbindbaren Geräten erfasst und übertragen werden.

Ausführungsform des BRICK (Übertragungsmodul):

1 . Übertragungsmodul mit inkludierten Radiomodulen zum Empfang der Funkdaten im Bereich 433,00 MHz bis 999,99 MHz

2. Radio-Prozessor zur Abbildung der Radiodaten in ein Protokoll wie zum Beispiel QMS (Open Metering System) oder LoRa (ver- und entschlüsselt) je nach dem Ursprung der Daten, nach den gängigen Standards

3. Kommunikations-Prozessor zur Kommunikation der Mess- und Sensordaten über ein WiFi-Mesh-Netzwerk an einen definierten Endpunkt wie einen Datenbroker, über MQTT.

Ausführungsform des BRICK-IOT-Protokolls:

Das BRICK-IOT-Protokoll beginnt mit den aus den Radiodaten zusammengesetzten Daten. Diese werden aus dem Radio-Prozessor zur Abbildung der Daten an den WiFi-Prozessor zur Kommunikation der Daten übergeben. Dieser Kommunikations- Prozessor kommuniziert über das Mesh-Funknetzwerk, z.B. ein BRICK-IOT-MESH- Netzwerk, an einen definierten Endpunkt, zum Beispiel einen Datenbroker. Das BRICK-IOT-MESH-Netzwerk ist selbstorganisierend und durch beliebig viele BRICKs erweiterbar. Ein WiFi-Mesh-System ist grundsätzlich aus dem Stand der Technik bereits bekannt. Gerade bei umfangreichen Systemen, die aus einer Vielzahl von Modulen zusammengesetzt sind, wirft die Adressierung aller Teilnehmer eines Mesh-Systems jedoch immer wieder Probleme auf oder gestaltet sich sehr aufwendig, da ein hoher Aufwand der Adressprogrammierung für jedes einzelne System erforderlich ist.

In einer Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Übertragungsmodul mit mindestens einer Empfangseinheit für Mess- und Sensordaten, mit einem Multifrequenzempfangseingang und einem Übertragungsausgang, wobei der Übertragungsausgang auch jeweils und gleichzeitig wiederum ein Übertragungseingang sein kann (Mesh). Die Übertragungseingänge und Übertragungsausgänge sind kaskadierbar, und alle Übertragungsmodule sind über mehrere Kaskaden miteinander verbunden.

Die Erfindung schließt damit ein, dass Strukturen wie Baum- und/oder Netzstrukturen parallel in einem Mesh-Funknetzwerk vorkommen können. Das gesamte Mesh-Funk- netzwerk organisiert sich permanent selbst. Dabei wird von der Erkenntnis ausgegangen, dass sich Empfangs- und Sendebedingungen in einem WiFi-Netzwerk relativ schnell ändern können.

Die Erfindung erlaubt es, ein vollkommen automatisches Übertragungssystem von Mess- und Sensordaten aufzubauen, das keinerlei Adressierung oder Konfiguration benötigt.

Das System ist vollständig selbstorganisierend. Alle Empfangs- und Übertragungsmodule sind gemäß einer Ausführungsform der Erfindung als Multifrequenzempfangssystem ausgelegt. Damit kann das Übertragungsmodul verschiedene Mess- und Sensordaten aus Funkgeräten in Gebäuden auf unterschiedlichen Frequenzen in dem Bereich von 433,00 bis 999,99 MHz Datenpakete empfangen.

Da gemäß einer Ausführungsform der Erfindung jedes Übertragungsmodul sowohl Sender als auch Empfänger, z.B. in einem Mesh-Funknetzwerk, sein kann, kann die Konfiguration automatisch über alle erreichbaren Übertragungsmodule (Nachbarsysteme) erfolgen. Ein Übertragungsmodul erklärt sich selbst als „Master-System“ wenn es die Konnektivität mit einem definierten Broker erkennt. Alle Master-Systeme besitzen die Fähigkeit, über eine weitere Schnittstelle über das WiFi-Netzwerk mit dem Broker zu kommunizieren. Diese Konfiguration „Ich habe einen Breakout“ ist eine der wesentlichen Informationen, die allen direkt erreichbaren Übertragungsmodulen im Mesh-Funknetzwerks (Nachbarsystemen) mitgeteilt wird.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann zur Erkennung der Qualität dieses Breakouts eine Distanzvariable auf Null gesetzt werden. Die Nachbarsysteme merken sich den Weg und addieren eins der Distanz auf und geben die Information an wiederum deren Nachbarsysteme weiter. Hat ein Nachbarsystem noch keinen Weg aus dem Mesh-Funknetzwerk, speichert es wiederum diese Information ab, addiert eins hinzu und gibt diese an seine direkten Nachbarsysteme weiter. Somit entstehen sowohl Ketten-, Baum- wie auch Netzstrukturen, in denen jedes Übertragungsmodul mindestens einen Weg, direkt oder über Nachbarsysteme aus dem Mesh-Funknetz- werk selbständig findet. Verliert ein Übertragungsmodul einen Nachbarn, über den der „Breakout“ aus dem Mesh-Funknetzwerk bekannt war, so wird die Breakout-Information und Distanz verworfen und über die anderen direkt erreichbaren Nachbarsysteme erneut angefragt. Somit kommt es zu einem vollständig selbst konfigurierenden Gesamtsystem.

Teil der Erfindung ist auch die Konfiguration mit mehr als einem Breakoutpunkt in einem Netzwerk. Das Verfahren zur Selbstkonfiguration kann dann identisch wie oben beschrieben sein.

Sind an einem Übertagungsmodul Aktoren, wie zum Beispiel Schalter vorhanden, erfolgt die Mitteilung an die jeweiligen Nachbarsysteme mit der Aktorennummer.

Somit kommt es bei der Breakout-Information zu einem Informationsfluss vom „Breakout“ zu den Übertragungsmodulen und bei den Aktorinformationen von den Übertragungsmodulen in die Richtung des Breakoutmoduls (bottom-up und top- down). Die Initialisierungsroutinen aller Übertragungsmodule können die Funktion beinhalten, permanent nach neuen Nachbarsystemen zu suchen.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung werden keine Erkenntnisse über Nachbarn, Nachbar-Aktoren oder Breakout-Information in einem Übertragungsmodul permanent gespeichert. Nach zum Beispiel einem Spannungsausfall organsiert sich dann jedes Übertragungsmodul von Grund auf, gemäß der Initialisierungsroutine, neu.

Reset/Neustart: Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Funktion implementiert, die alle Breakout- und Aktoren-Informationen verwirft und eine Initialisierung, wie bei einem Neustart, hervorruft. Damit lassen sich verschiedene Startszenarien abbilden / umgehen, die bei großflächigen Ausfällen vorkommen können, das gesamte Netzwerk organisiert sich neu. Der Reset-Zustand kann sowohl über den MQTT-Broker an ein Übertragungsmodul gesendet, als auch durch den physischen Eingriff eines Monteurs vor Ort, der ein Reset-Modul ins Netzwerk einbringt, hergestellt werden. Ein Reset-Modul verbreitet die Information des Reset, Übertragungsmodule empfangen den Reset-Befehl, leiten diesen an sichtbare Nachbarn weiter und resetten sich anschließend.

Bei der vorliegenden Erfindung ist das Hinzufügen eines Übertragungsmoduls in ein bestehendes Netzwerk ein willkommenes Ereignis, da es das Netzwerk stabilisiert und weitere Maschen und Wege für die Kommunikation aufgebaut werden.

Das Entfernen eines Übertragungsmoduls aus dem Netzwerk führt nicht automatisch zu einem Zusammenbruch dessen, da es zu einer automatischen Reorganisation kommt oder weitere Wege zu einem Breakout im Netzwerk bekannt sind.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Übertragungsmodule:

Die Bauformen können in drei Klassen unterteilt werden. Die Funktionsweise ist bei allen Klassen gleich.

1 . Aufbaumontage:

Bei der Aufbaumontage existieren zwei Arten der Spannungsversorgung: a) USB 5-Volt-Gleichstrom b) 110-240-Volt-Wechselstrom.

2. Hinterputzmontage:

Bei der Hinterputzmontage kommen 5-/12-Volt Gleichstrom oder 110-240- Volt-Wechselstrom zum Einsatz. Diese Bauform ist auf die Größe einer Unterputzsteckdose mit halber Bauhöhe ausgelegt, womit das Übertragungsmodul hinter einer handelsüblichen Steckdose oder einem Schalter platziert werden kann.

3. Hutschienenmontage:

Bei der Hutschienenmontage existiert nur die 110-240 Volt Variante. Das Gerät ist zwei Teilungeinheiten (2 TE) breit.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann folgende Datenadressierung eingesetzt werden:

Jedes Übertragungsmodul erhält bei der Herstellung eine eindeutige Bezeichnung. Diese Bezeichnung wird zur Adressierung der empfangenen und selbst generierten Daten genutzt, um damit eine eindeutige Subscriberinformation nach dem MQTT- Standard aufzubauen. Somit ist jeder Wert auf der Serverseite seinem genauen Ursprung zuweisbar.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann folgende Datenübertragung eingesetzt werden:

Empfängt ein Übertragungsmodul Messdaten über die erste Funkschnittstelle oder stehen lokale Daten (System information, lokale Mess- und Sensordaten) zur Weiterleitung an, werden die Daten an Nachbarsysteme, d.h. benachbarte Übertragungsmodule, mit der Breakout-Information weitergeleitet. Das Nachbarsystem empfängt die Daten, behandelt diese Daten wie einen Eingang und leitet diesen ebenfalls weiter. Somit gelangen die Daten automatisch durch das Netzwerk und über einen „Breakout“ und dem MQTT-Protokoll zu dem Server.

Soweit ein Rechner erwähnt ist, kann dieser dazu eingerichtet sein, ein Computerprogramm, z.B. im Sinne von Software, auszuführen. Der Rechner kann als handelsüblicher Computer ausgebildet sein, z.B. als PC, Laptop, Notebook, Tablet oder Smartphone, oder als Mikroprozessor, Mikrocontroller oder FPGA, oder als Kombination aus solchen Elementen. Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Verwendung von Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen

Figur 1 die Bereitstellung von Messdaten von Sensoreinrichtungen in einem Gebäude und

Figur 2 die Übertragung der Messdaten zu einem Server und Figur 3 ein Übertragungsmodul.

Die Figur 1 zeigt ein Gebäude 1 beispielhaft in Form eines Wohnblocks (Hochhaus) mit acht Etagen und drei Treppenaufgängen 4, 5, 6. Über die Treppenaufgänge 4, 5, 6 sind jeweilige Wohneinheiten 2 zugänglich. In den Wohneinheiten 2 sind Sensoreinrichtungen 3 installiert, z.B. geeichte Zähler für Strom, Kaltwasser, Warmwasser, Heizkostenverteiler bzw. Wärmemengenzähler sowie Warngeräte wie Rauch- warnmelder. Die Sensoreinrichtungen 3 senden ihre Messdaten fortlaufend selbstständig über eine Funkschnittstelle aus. Zusätzlich können auch andere OMS-Geräte ausgelesen werden, wie Temperatursensoren, Öffnungsmelder, Feuchtigkeitsmesser usw. aber auch OMS-ähnliche Geräte (Proprietäre, Herstellerspezifische Implementierungen). Die Funkschnittstellen der Sensoreinrichtungen 3 haben eine begrenzte, relativ geringe Reichweite, die aber regelmäßig zumindest bis zum nächstgelegenen Treppenaufgang 4, 5, 6 reicht.

In den Treppenaufgängen 4, 5, 6 sind jeweils mehrere erfindungsgemäße Übertragungsmodule 7, 8, 9, 10, 11 installiert, insbesondere in verschiedenen Etagen oder zwischen den Etagen, sodass von den Übertragungsmodulen 7, 8, 9, 10, 11 die Messdaten sämtlicher Sensoreinrichtungen 3 mit Funkschnittstelle erfasst werden können. Zudem sind die Übertragungsmodule 7, 8, 9, 10, 11 in derartigen Abständen voneinander installiert, dass zumindest jedes Übertragungsmodul 7, 8, 9, 10, 11 über seine zweite Funkschnittstelle mit einem benachbarten Übertragungsmodul 7, 8, 9, 10, 11 kommunizieren kann, gegebenenfalls auch mit mehreren benachbarten Übertragungsmodul. Die Übertragungsmodule 7, 8, 9, 10, 11 bilden über ihre jeweilige zweite Funkschnittstelle automatisch ein selbstorganisierendes Mesh-Funknetzwerk. Erkennbar ist ferner, dass das Übertragungsmodul 11 über eine dritte Schnittstelle mit dem Internet 12 verbunden ist, z.B. über eine Ethernet-Schnittstelle.

Jedes Übertragungsmodul 7, 8, 9, 10, 11 nimmt die Messdaten der ihm zugeordneten Gruppe von Sensoreinrichtungen 3 mittels seiner ersten Funkschnittstelle über das Messdaten-Übertragungsprotokoll drahtlos auf. Jedes Übertragungsmodul 7, 8, 9, 10, 11 überträgt die Messdaten mittels seiner zweiten Funkschnittstelle direkt oder indirekt über eines oder mehrere weitere Übertragungsmodule 7, 8, 9, 10, 11 über das Mesh-Funknetzwerk an das mit dem Internet 12 verbundene Übertragungsmodul 11 . Das mit dem Internet 12 verbundene Übertragungsmodul 11 überträgt die Messdaten über seine Internetverbindung an einen mit dem Internet 11 verbundenen Server. Die Figur 1 zeigt hier beispielhaft, dass die von dem Übertragungsmodul 9 aufgenommenen Messdaten über das Übertragungsmodul 10 sowie weitere Übertragungsmodule bis zum Übertragungsmodul 11 weiter übertragen werden.

Die Figur 2 verdeutlicht, dass die Messdaten über das Internet 11 zu dem Server 13 gelangen, wo sie entschlüsselt und in eine Messdaten-Datenbank 14 aufgenommen werden. Die in der Datenbank 14 enthaltenen Messdaten können dann von Datennutzern 15 abgefragt werden, z.B. über direkt mit dem Server 13 verbundene Rechner oder über ein Datennetzwerk, gegebenenfalls auch über das Internet 12.

Die Figur 3 steigt zeigt stark schematisiert den Aufbau eines Übertragungsmoduls am Beispiel des Übertragungsmoduls 7. Das Übertragungsmodul 7 weist eine erste Funkschnittstelle 30, eine zweite Funkschnittstelle 31 , eine dritte Schnittstelle 32, einen Rechner 33, einen Speicher 34, einen Präprozessor 35, eine erste Antenne 36, eine zweite Antenne 37, einen Luft-Sensor 38, ein Netzteil 39 und einen Update-Anschluss 40 auf.

Die erwähnten Komponenten des Übertragungsmoduls 7 können z.B. ganz oder teilweise auf einer Leiterplatte angeordnet sein. Die Komponenten weisen die erforderlichen Verbindungen untereinander auf. Beispielsweise ist der Rechner 33 mit dem Speicher 34 verbunden. Im Speicher 34 ist ein Computerprogramm gespeichert, auf das der Rechner 33 Zugriff hat. Der Rechner 33 führt zumindest Teile des Computerprogramms aus. Der Rechner 33 hat zudem Zugriff auf die erste Funkschnittstelle 30, die zweite Funkschnittstelle 31 und die dritte Schnittstelle 32, gegebenenfalls über den Präprozessor 35. Über die dritte Schnittstelle 32 kann das Übertragungsmodul 7 mit dem Internet 12 verbunden werden.

Die erste Funkschnittstelle 30 kann z.B. als Radiomodul ausgebildet sein. Die erste Funkschnittstelle 30 ist mit der ersten Antenne 36 verbunden, die z.B. als OMS-An- tenne ausgebildet sein kann. Die zweite Funkschnittstelle 31 ist mit der zweiten Antenne 37 verbunden, die z.B. als WiFi-Antenne (2,4 GHz) ausgebildet sein kann. Der Luft-Sensor 38 kann verschiedene physikalische Parameter der Umgebungsluft erfassen, z.B. Temperatur, Feuchte und Druck. Beispielsweise kann hierfür ein ent- sprechendes Luftsensor-Modul eingesetzt werden. Der Update-Anschluss 40 erlaubt einen Zugriff auf das Übertragungsmodul 7 z.B. für Servicezwecke, beispielsweise für die Installation neuer Firmware oder für die Einstellung von Parametern.

Bezugszeichenliste:

1 Gebäude

2 Wohneinheit

3 Sensoreinrichtung

4 Treppenaufgang

5 Treppenaufgang

6 Treppenaufgang

7 Übertragungsmodul

8 Übertragungsmodul

9 Übertragungsmodul

10 Übertragungsmodul

11 Übertragungsmodul

12 Internet

13 Server

14 Datenbank

15 Datennutzer

30 erste Funkschnittstelle

31 zweite Funkschnittstelle

32 dritte Schnittstelle

33 Rechner

34 Speicher

35 Präprozessor

36 erste Antenne

37 zweite Antenne

38 Luft-Sensor

39 Netzteil

40 Updateanschluss